制药废水的铁碳微电解-Fenton联合工艺预处理研究

论文摘要

废水的排放不仅浪费了宝贵的资源,而且将废水排入江河中还会造成严重的环境污染。白藜芦醇生产废水是一种浓度高,生物毒性较大、成分复杂的医药生产废水,很难对其进行直接的生化处理。如何通过预处理降低有机物浓度特别是难降解有机物浓度、降低废水毒性、改变水质条件是直接影响生化处理效果的关键所在。为了提高废水的生化性,改变废水中污染物性质,以便后续生物处理,本课题采用铁炭微电解—Fenton氧化法对白藜芦醇生产废水进行预处理,通过单因素实验和正交分析获得了对该类废水处理的各种工艺参数与主要影响因素,同时建立了最佳组合工艺,并通过价格核算得出了该预处理工艺的成本。根据铁炭微电解的基本原理,本课题选择废铁屑与活性炭粉作为铁炭微电解材料,对白藜芦醇生产废水进行了预处理,并对其主要影响因素进行了单因素实验研究及正交分析,讨论了电解时间、铁炭投加量、pH值、铁炭比等因素对该废水COD去除率的影响。研究结果表明:当体系pH 2.5,电解时间3小时,铁炭比（体积比）2:3,铁炭投加量1300g/L,在此条件下铁炭微电解对废水中COD的去除率可高达到83.8%。正交分析结果表明:电解时间是影响铁炭微电解方法的主要因素,各主要影响因素对铁炭微电解效果的影响大小依次为电解时间>铁炭投量>pH>铁炭比。本实验选取30%双氧水和硫酸亚铁溶液作为Fenton试剂配制材料,通过单因素和正交实验,对Fenton试剂处理白藜芦醇生产废水的主要影响因素进行了研究并得出了最佳工艺条件。主要影响因素包括:pH、氧化时间、Fe2+/H2O2摩尔比、H2O2加量等。研究结果表明:Fenton氧化法对该废水处理的最佳工艺条件为pH 3.5,氧化时间40分钟,Fe2+/H2O2摩尔比为2:45、氧化剂（30%H2O2）加入量27mL/L,此时COD去除率可达到52%左右。正交分析结果表明,对Fenton氧化工艺影响最大因素是pH;通过拟合可知COD去除率与pH值的变化呈显著的线性关系,这与反应过程中H2O2的分解产生活性.OH的定速步骤有直接关系。在各主要因素中对Fenton氧化过程影响的大小依次是:pH> Fe2+/H2O2摩尔比>H2O2加量。通过前期研究可以发现,经铁炭微电解处理后的白藜芦醇生产废水其COD值仍然较高,为了进一步降低白藜芦醇生产废水COD值,减轻后继生化处理构筑物的负荷,加快有机物降解,本研究在铁炭微电解处理基础上,采用后续Fenton氧化法对该废水进行了强化处理。首先将原废水pH调至2.5,加入体积比为2:3的铁炭1300g/L,电解3小时;将微电解后的出水pH调至3.5,加入H2O28mL/L作为氧化剂,同时加入20%Fe2+溶液约0.74mL/L作催化剂,氧化40分钟,调pH至8.59,实验结果表明:经过该组合工艺预处理后其废水COD去除率可高达96%,出水水质澄清,COD降到1200mg/L左右,异味基本去除,无悬浮颗粒,达到了生化处理要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 医药业废水污染与治理现状
• 1.2 现有主要的医药废水处理方法
• 1.2.1 物理化学法
• 1.2.2 生物处理法
• 1.3 医药废水来源
• 1.4 研究目的与意义
• 2 实验机理与方案
• 2.1 实验原理与影响因素
• 2.1.1 内电解法机理
• 2.1.2 内电解法的影响因素
• 2.1.3 Fenton 氧化法机理
• 2.1.4 Fenton 反应的影响因素
• 2.2 课题研究方案
• 2.3 实验测试指标与方法
• 2.4 本章小结
• 3 单独处理实验研究与结果讨论
• 3.1 铁炭微电解实验
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 单因素电解实验
• 3.1.3 正交实验
• 3.2 Fenton 处理实验
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 单因素实验
• 3.2.3 正交实验
• 3.3 小结
• 4 联合工艺实验
• 4.1 pH 对后续Fenton 氧化工艺的影响
• 2O₂ 投加量对后续Fenton 氧化工艺的影响'>4.2 30% H₂O₂ 投加量对后续Fenton 氧化工艺的影响
• 4.3 最优条件下另加最佳比例Fenton 试剂对处理效果的影响
• 4.4 工艺成本计算
• 4.4.1 铁炭工艺的成本预算
• 4.4.2 氧化工艺的成本预算
• 4.4.3 工艺流程的运行耗电
• 4.5 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献